電源不再像以前那樣

在制造商之前的時代，模擬電路通常在 ±12 V DC或 ±15 V DC電源上運行，而數字電路通常在 +5 V DC上運行。遠離“軌道”，模擬信號通常保持在 ±10 V DC范圍內，使單位/毫伏標度變得容易心算。通過線性調節，電源電壓通常非常干凈。噪音仍然在背景中，但大部分時間都有很大的信噪比 （SNR） 覆蓋它。A/D 和 D/A 轉換器的位分辨率很小，因此步長也比噪聲大得多。

然后數字優先的思維接管了。縮小的數字半導體工藝使得 +5 V 操作在很大程度上已經過時——我們很快就會看到一個明顯的例外——停止在 +3.3 V、+1.8 V、+1.2 V 甚至亞伏操作。那些清潔但效率極低的線性穩壓電源讓位于更高效但噪音更大的開關模式電源技術。混合信號工藝在數字芯片上帶來了模擬電路，通常在較低的數字電源電壓下運行。轉換器分辨率增加，步幅變窄。所有這些都對模擬信噪比不利，引發了對轉換器精度的擔憂。

可能有一個別針，或者沒有

回到我的開場白——當然，最重要的詞是“可能”。低端器件通常只為 A/D 或 D/A 轉換器提供內部參考電壓。這在引腳數少的封裝中尤其常見，沒有外部電壓基準引腳的空間。小包裝往往放在小板上。內部電壓基準可節省外部部件并占用更少的空間。如果這就是要使用的東西，那就使用它。

對于較大的部件，通常可以在內部參考電壓和由VREF引腳提供的參考電壓之間進行選擇。使用內部參考的缺點之一是它可能會在零到其值的范圍內偏移。這將轉換器的中點置于該范圍的中間。基于外部運算放大器的電平轉換電路可以使事情集中在更好的優勢上。

許多制造商都考慮過 V REF將轉換器范圍排列到 ±V REF和零伏的中點。即使只是將范圍增加一倍也可以提高信噪比。此外，控制 V REF可能對數字更友好。可以將 V REF設置為 4.096 V 之類的二進制值，而不是使用 2.5 V 或 3.3 V之類的電壓，這是與具有 4096 個值的 12 位轉換器匹配的精確數字。

竊取一些電壓并增加穩定性

有人可能會問：如果某個部件在 3.3 V DC下運行，如何獲得更高的 V REF電壓？好消息是 V REF背后不需要很多電流。電路板上可能存在更高的電壓。例如，如果電路板有一個 USB 端口，那么附近就有 5 V DC可用。小型電壓基準部件可以將其轉換為較低的 V REF。如果需要開關穩壓器，則有一些小部件需要外部電感器和其他一些部件來產生更高的電壓以運行到電壓基準中。

那么，為什么需要電壓基準部件呢？它歸結為準確性和穩定性。請記住，數字電源可能會有所不同，在某些情況下最高可達 ±5%。使用轉換器的數字電源會將所有變化和噪聲直接注入轉換結果。電壓參考受到更嚴格的控制。初始精度值通常在 0.05% 到 0.5% 范圍內。噪聲通常在數百微伏或更低的范圍內測量。溫度系數也保持在較低水平；電路板并不總是在室溫下運行，V REF可能會漂移。

一個外部 V REF和創建它所需的部件可以幫助提高轉換器的準確性并輕松使用結果。有很好的選擇指南，其中包含更多關于電壓參考因素如何從多家制造商在線轉換的信息。這是一個高級主題，但如果您要花更多錢購買更精確的 A/D 或 D/A 轉換器，那么投資外部參考是有意義的。

在通用動力公司從事導彈制導系統工作十年后，Don Dingee成為摩托羅拉 VMEbus 和單板計算機技術的傳道者。他為 Planet Analog 撰寫有關傳感器、ADC/DAC 和信號處理的文章。